Кинетика смачивания

Скорость смачивания определяется наличием гистерезисов смачивания (задержка продвижения границы жидкости на твердой поверхности.

Разница между углом смачивания при натекании жидкости и углом смачивания при отекании и характеризует гистерезис смачивания. Это явление связано с перемещением капли жидкости по поверхности.

Различают три вида гистерезиса.

1) Кинетический гистерезис это гистерезис, связанный с необходимостью переориентации молекул жидкости мигрирующей по твердой поверхности, т.е. связанный с ее внутренним трением

Приемы уменьшения кинетического гистерезиса:

- УМЕНЬШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ ВЯЗКОСТИ ЗА СЧЕТ ВВЕДЕНИЯ «ХОРОШЕГО» РАСТВОРИТЕЛЯ.

а) качество растворителя определяется вторым вириальным коэффициентом уравнения Хвггинса.

Уравнение Хаггинса связывает концентрацию разбавленного раствора полимера с вязкостью.

η – динамическая вязкость [па^.с].

- уравнение Хаггинса;

Отношение η_уд/С называют приведенной вязкостью (η_пр), т.е. вязкостью, отнесенной к концентрации раствора.

где η_с – вязкость раствора определенной концентрации

η₀ – вязкость растворителя.

Определяя η_уд при различной С, можно построить зависимость η_пр от концентрации и экстраполируя прямую к оси ординат, находят значение характеристической вязкости [η], т.е вязкости при бесконечном разбавлении, когда макромолекулы можно рассматривать как изолированные друг от друга.

Рисунок – Зависимость приведенной вязкости от концентрации

На основании характеристической вязкости ([ ]), являющейся мерой дополнительных потерь энергии при течении раствора, связанных с вращением и упруговязким деформированием макромолекул в потоке растворителя, и константы Хаггинса, зависящей от степени взаимодействия полимерных цепей с растворителем, можно провести качественную оценку термодинамического сродства растворителей к полимерам.

Большой объем макромолекулярных клубков в хороших растворителях обусловливает их большое гидродинамическое сопротивление, следовательно, чем лучше растворитель, тем больше [ ].

Эмпирическая константа Хаггинса

k = _прив[ ] / [ ]²C

k<0,5 - для систем полимер + хороший растворитель,

k=0,5 – средний растворитель,

k>0,5 – плохой растворитель.

Если растворитель хороший, то энергия взаимодействия между молекулами растворителя и полимера больше чем энергия взаимодействия молекул растворитель-растворитель и больше чем энергия взаимодействия молекул полимер – полимер.

Е_РП>Е_РР;

Е_РП>Е_ПП;

Практически это определяется как повышение температуры суспензии.

При среднем растворителе: Е_РП=Е_РР =Е_ПП.

Хороший растворитель при повышении температуры может стать плохим и наоборот.

Если:

Е_РП<Е_РР;

Е_РП<Е_ПП;

плохой растворитель (нет сольватации - электростатического взаимодействия между частицами (ионами, молекулами) растворенного вещества и растворителя).